基于人機工學的家用醫療智能馬桶相關研究

靳豆豆 陳紅高

摘 要：隨著現代互聯網技術及家用醫療設備便攜化的發展，家用醫療智能馬桶也具備了其發展的必要性。本文主要針對家用馬桶智能化的尿液收集與分析裝置進行研究探討，以實現馬桶自身有效地對使用者的尿液進行收集及清潔，并利用各種傳感器對尿液進行簡單分析，在此基礎上通過相關設備及時反饋所檢測的內容參數，以達到讓使用者能夠時刻了解到自身身體狀況的目的。同時我們將根據所得結果對使用者進行相關的健康分析及意見反饋，讓使用者的生活健康更加直觀可見。

關鍵詞：家用馬桶；便攜醫療；尿液分析；健康意見反饋

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.110

在當前生活場景中，上廁所似乎是最無法避免的場景。家用衛生間是一個特殊的空間，私人且相對隱蔽，是在家中進行健康檢測的最佳場所。同時，將馬桶與醫療相結合，可以有效地利用在馬桶上所消耗的碎片化時間，用盡量短的時間對使用者的身體狀況進行監測，以使得使用者的生活更加便捷健康。再者伴隨著生活節奏的不斷加快，人們也越來越趨向于一種簡單快捷可視化的生活方式。因此，在一系列前人研究基礎上，我們進行了有關于家用醫療智能馬桶的研究。該馬桶主要通過對使用者的尿液等液體排泄物的收集進行人體健康指數的相關分析，并在分析基礎上將所檢測的一系列參數轉化成可視化的表格或圖形反饋給使用者，讓使用者可以時時刻刻直觀的看到自己的身體狀況，之后對使用者的飲食等生活習慣提出相應的健康調節建議。

1 馬桶工作模塊簡述

本產品屬于一體化智能馬桶，在契合人機工程學的基礎上，具備尿常規檢測功能以及云處理和數據分析功能。在方便如廁的同時，能夠使用戶檢測身體狀況，并對用戶的生活做出相應的提示和指導。其概念整體分為三個工作模塊：常規使用模塊、檢測模塊、數據處理模塊。

常規使用模塊是在基于人機工程學的基礎上，對用戶進行包括身體測量、使用方式與功能、交互系統以及考慮到用戶情感和心理的分析，設計更為契合用戶需求的馬桶。使用模塊包括大小便時的用戶姿勢和舒適度，包括基于身高95%百分位的人群設計N型坐姿，同時針對兒童設計配套使用的腳凳來滿足這一姿勢，以減少便秘情況以及在洗手間的時間，極大地提高了用戶的舒適度并保護用戶的健康。

檢測模塊是本產品的核心模塊，在用戶使用時提供了常規模塊和檢測模塊的切換按鍵，檢測模塊則提供了尿常規檢測的功能。在尿液檢測的模式下，利用微電腦控制儀器，采用球面積分儀接受雙波長反射光的方式測定試帶上的顏色變化進行半定量測定。試帶上帶有數個含各種試劑的試劑墊，各自與尿中相應成分進行反應，能夠對用戶尿液的顏色、透明度、PH值、細胞、蛋白質、葡萄糖和比重等常規基礎屬性進行相應的檢測。

數據處理模塊則是在檢測模式下針對檢測的結果進行數據的分析和處理，并上傳云服務進行相應的可視化分析，來方便用戶得知身體狀況并得到針對身體狀況的健康指導和提示。通過尿常規檢測能夠得知身體的狀況包括飲食情況、飲水量情況、運動情況、服藥情況、腎臟情況、糖尿情況以及體內是否有炎癥等，對于用戶的健康生活有著極大的指導意義。

2 馬桶收集結構相關研究

本產品工作模式分為普通使用模式和尿液檢測模式。

在使用普通模式時，其功能與機構基本與普通馬桶無異，大致結構包括馬桶外壁、內壁、墊圈、沖水扳手、注入閥門、注入浮物、溢流管、沖水閥、吸水管等。其工作原理為：馬桶內壁搜集排泄物后，扳動沖水扳手引發沖水閥打開，水由馬桶內外壁間隙流入桶內，經吸水管流走。

在使用尿液檢測模式時，馬桶的結構將會在普通使用模式下增加以下特定結構：尿檢儀、傳輸導管、反沖水導管、抽空氣機、空氣流器、觸發閥門、觸發開關等，以實現除殘留水分、烘干內壁、尿液搜集、傳輸至檢測儀、尿液檢測、數據分析、數據傳送、尿液排除、系統自動清洗等功能。其工作原理為：啟用尿液檢測模式時，先開將馬桶內部的預留水水位降低，再開啟瞬間烘干功能，增加空氣對流，將馬桶內部烘干，以防殘留水對測試結果產生影響；當使用者排尿時尿液順著馬桶內壁流下，在吸水管的傾斜的開槽處匯集并由通孔流到尿液傳輸管內；尿檢儀上方的抽空氣機將導管內抽成真空，然后導管內搜集的尿液會因為大氣壓而上升至尿液檢測儀內進行檢測、分析以及將數據傳送至客戶端；檢測完畢后反向高壓重水管和尿檢儀清洗導管同時沖水，將尿檢儀和傳輸管內的尿液殘留物沖走，完成自我清潔功能。在尿液傳輸過程中，將導管內空氣抽成類似真空而將尿液升至高處的原因是為了讓正常工作模式下的水不會進入到尿檢儀中，即實現了兩種工作模式共同存在但互補干擾的友好狀態。

總的來說，兩種工作模式運用的是同一套搜集、清洗模式；不同點在于普通工作模式下尿液不經任何中間操作直接排走，而尿液檢測模式下尿液先由于導管內部的壓強差被傳輸至檢測儀內進行檢測和分析，再經導管排出。兩種工作模式的工作流程圖如圖所示：

3 結論

本文我們主要對基于人機工學的智能健康檢測馬桶的項目現狀進行了說明，對家用馬桶智能化的尿液收集與分析裝置進行研究探討。通過實現馬桶自身有效地對使用者的尿液進行收集及清潔，對所收集的尿液進行簡單分析。通過數據分析進一步向用戶反饋身體的現階段狀況，將身體狀況通過相應的數據傳達給用戶并給出合理的建議，如飲食改善等。下一步，我們將進一步完善此項目的各個階段，通過積極查閱相應的資料，向相應的技術專家、醫療專家等尋求建議，同時在馬桶的人機交互方面做出一些完善。在發展如此迅速的今天，面對一些資源緊張、環境污染等嚴重的問題時，我們本著綠色環保、清潔無污染、資源可持續的發展理念，希望通過我們團隊的努力能為身處于快節奏的人們在生命健康方面提供一點建議及幫助。

參考文獻：

[1]李健楨.智能馬桶的家庭健康檢查系統[D].廣東工業大學，2006.

[2]方凱飛.基于血壓和體溫測量的家庭健康網絡[D].廣東工業大學， 2005.

作者簡介：靳豆豆（1996-），女，河南禹州人，本科。